強臺風“天兔”過后海堤損毀原因分析及海堤建設(shè)管理建議

張 婷 劉 達 李德吉

(1.廣東省水利水電科學研究院，廣東 廣州 510635;2.廣東省水動力學應用研究重點實驗室，廣東 廣州 510635;3.河口水利技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，廣東 廣州 510635)

1 調(diào)研背景

2013年9月21—23日，強臺風“天兔”在粵東登陸，適逢天文大潮，出現(xiàn)了特大暴雨降水過程及近岸巨浪，造成汕尾、惠州等市的部分海堤嚴重損毀。

為分析強臺風“天兔”過后海堤損毀原因，總結(jié)海堤達標加固建設(shè)與管理中應注意的主要技術(shù)問題，臺風過后，廣東省水利廳組織廣東省水利水電科學研究院調(diào)研組深入汕尾、惠州受損海堤現(xiàn)場，查勘了典型堤段的破壞部位及形態(tài)，系統(tǒng)分析和總結(jié)了海堤損毀原因，在此基礎(chǔ)上提出了今后海堤建設(shè)和管理的建議。

2 典型海堤損毀情況

調(diào)研組共查勘了6段海堤，文中僅列出3段典型海堤損毀情況。

2.1 陸豐市甲東海堤

陸豐市甲東海堤始于東溪河水閘止于瀛江出海口左岸，處于東溪河感潮河段內(nèi)，主要保護甲東鎮(zhèn)防洪潮安全。甲東海堤長青段屬于外海開敞式海堤，直面大海，海堤地理位置見下頁圖1。

圖1 甲東海堤長青段地理位置示意圖

該段海堤已經(jīng)基本完成了達標加固。防潮標準為50年一遇設(shè)計潮水位。結(jié)構(gòu)形式為干砌石護坡，上覆四角空心塊，坡頂平段有漿砌石擋墻，擋墻上用C20混凝土壓頂。

在臺風大浪的猛烈打擊下，該段加固后的海堤出現(xiàn)了局部毀損，見圖2，主要是漿砌石擋墻及上部的混凝土壓頂?shù)奶碌母善鍪o坡及上覆的四角空心塊基本保持完好，海堤基礎(chǔ)未見明顯沉降變形。

圖2 漿砌石直立擋墻及混凝土壓頂損毀

經(jīng)現(xiàn)場分析，漿砌石擋墻及上部混凝土壓頂坍塌的主要原因是臺風引起的巨浪向岸灘傳播時立波拍打的壓力荷載很大，直立的漿砌石擋墻高度雖然可以達到50年一遇的設(shè)計潮水位，但是強度不足以抵御臺風暴潮襲擊，此外漿砌石施工過程中采用的分層施工方法導致了層間抗剪能力較差也是原因之一。

2.2 海豐市大湖鎮(zhèn)南北堤角仔尾堤段

海豐市大湖鎮(zhèn)南北堤角仔尾堤段碣石灣灣頂直面大海，屬于開敞式海堤，海堤地理位置見圖3。

圖3 南北堤角仔尾堤段地理位置示意圖

該堤段按照應急工程已經(jīng)完成了加固，迎水坡全部用格賓石籠網(wǎng)，坡腳有約20m長的水平格賓石籠網(wǎng)鋪蓋，但防浪墻還沒有完工。該段加固后的海堤在2013年“816”陸豐螺河大洪水(最大洪峰流量約3450m3/s，相當于超50年一遇)中發(fā)揮了重要作用，在臺風“天兔”防御中也發(fā)揮了巨大作用，大部分堤段在巨浪襲擊下保持完整，局部薄弱位置發(fā)生垮塌，同樣在該堤段，有木麻黃保護的海堤基本沒有受到損壞，生物防浪措施發(fā)揮了顯著的護堤作用。

大湖南北堤角仔尾堤段的格賓石籠網(wǎng)施工質(zhì)量較高，平時養(yǎng)護也較好，在巨浪打擊下，基本保持完好。但由于發(fā)生越浪，堤頂及背水坡的硬化不夠，尤其是防浪墻后部位置是土跟混凝土連接最薄弱的地方，遭受較大的沖刷，導致堤身料流失嚴重，堤身失穩(wěn)，發(fā)生垮塌。此外，雖然土堤的迎水坡是土工布的，但是波浪回流把細顆粒帶入了石頭縫中，造成了迎水坡坡頂位置發(fā)生塌陷坑，在波浪的打擊下該坑逐漸擴展，導致整個海堤堤身失穩(wěn)，海堤損毀情況見圖4。

圖4

2.3 惠東縣稔山長排海堤

惠東縣稔山長排海堤位于惠東縣稔山鎮(zhèn)長排村范和港內(nèi)，屬于半開敞式海堤，由于灣內(nèi)水域面積較大，臺風易引起巨浪，海堤地理位置見圖5。

圖5 長排海堤地理位置示意圖

該海堤已完成了加固達標設(shè)計，但未實施動工。現(xiàn)狀堤防級別為5級，堤身全長10km。海堤堤身為均質(zhì)土壩，堤身單薄，采用漿砌石護坡，沒有做反濾，壩基地質(zhì)為泥基，堤身凈高4m，頂寬約2.2m，迎水坡坡比1∶0.1，背水坡坡比1∶1.5。在本次臺風襲擊下該段海堤約6處決口，總長度約1530m，海堤潰決現(xiàn)場見圖6。

圖6 長排海堤潰決現(xiàn)場

該海堤由于現(xiàn)狀堤身斷面偏小，原堤材料就近取材，采用人工挑填，未經(jīng)碾壓，填筑質(zhì)量較差，屬于兩水夾一堤，抗滑穩(wěn)定較差。此外，海堤背坡與魚塘、蝦塘相連，坡腳處沒有設(shè)置護岸工程，經(jīng)雨水沖刷，易造成堤身土料流失，進而失穩(wěn)潰決。

3 總結(jié)海堤損毀原因

“天兔”臺風中損毀嚴重的多為舊堤，也有相當部分加固達標后的新堤出現(xiàn)損毀。相對受損海堤而言，臺風過后仍保持完好的海堤往往存在一些有利條件，如:部分海堤非直面大海，而是位于遠離出海口或海灣掩護條件較好的位置，或堤前有紅樹林保護等。

3.1 未完成加固達標的舊海堤損毀原因

主要原因是標準嚴重偏低、斷面形式不科學、缺乏消浪護岸措施、施工質(zhì)量存在不足等，具體體現(xiàn)在:

a.未設(shè)置混凝土、漿砌石等護面的土堤，無法抵御臺風波浪的沖擊，損毀嚴重的堤身近乎完全消失。

b.設(shè)置了剛性護面結(jié)構(gòu)的海堤，由于土工布反濾失效、伸縮縫處理不當、砂漿不飽滿、堤身沉降變形等，護面下的土體在潮水及波浪的長期、反復作用下逐漸流失，造成護面脫空、開裂，在臺風引起的大浪沖擊下，護面被擊碎，堤身沖毀，海堤決口。其中，采用砂作為筑堤材料的堤身土體更易流失，損毀更為嚴重。

c.堤頂高程不夠、無消浪設(shè)施，且堤頂和背水坡土體無硬化護面進行防護的海堤，臺風引起的大浪越過防浪墻后沖高跌落，沖擊堤頂和背水坡，造成堤頂及背水坡形成較大的沖坑，如此反復作用導致堤身損毀。

d.以往出險決口處理不徹底的海堤，由于修復帶有搶險性質(zhì)，工期緊且施工條件有限，往往造成堤身填土容易流失、堤身易發(fā)生沉降，導致混凝土面板脫空甚至開裂，下一次臺風到來時，大浪擊碎混凝土面板或漿砌石擋墻等，形成新的決口。

3.2 已完成加固達標的新堤損毀原因

a.沒有按照規(guī)范進行有關(guān)模型試驗，海堤臨水側(cè)的直立擋墻上段在設(shè)計及施工上存在一些不足之處。如:陸豐市甲東海堤長青段。

b.臺風產(chǎn)生越浪后，海堤堤頂及背水坡抗沖刷能力不足，導致部分堤身受損。如:海豐市大湖鎮(zhèn)南北堤角仔尾堤段。

4 今后海堤建設(shè)和管理的建議［1］

a.迫切需要對省內(nèi)海堤進行分類，細化類別，分類指導和管理。建議根據(jù)海堤的地理位置(開敞式、半開敞式、近河口段、江堤過渡段等)、地質(zhì)條件、波浪條件、堤高及斷面特征等因素分類，分別確定建設(shè)標準和概(估)算宏觀控制標準。按照輕重緩急的原則，有序推進海堤加固達標建設(shè)。對重點海堤應保證資金投入，爭取做一段、成一段、發(fā)揮效益一段，不留隱患。同時，建議海堤上全面設(shè)置里程樁號標志，便于后續(xù)管理。

b.應按照設(shè)計規(guī)范［2］要求，重視海堤結(jié)構(gòu)形式、消浪護岸措施等模型試驗工作，確保工程設(shè)計科學、有效。建議在工程建設(shè)費用中劃出一定比例的科研試驗經(jīng)費集中使用，組織開展適應于廣東省不同區(qū)域、不同類型海堤建設(shè)的一系列海堤結(jié)構(gòu)形式、消浪護岸措施等模型試驗，并推薦使用。對重要的、直面大海的海堤，單獨開展波浪模型試驗。海堤設(shè)計導則及有關(guān)規(guī)范均明確要求進行模型試驗，但目前廣東省多未開展。據(jù)了解，江浙地區(qū)基本按照設(shè)計規(guī)范要求，對每段海堤的設(shè)計進行波浪模型試驗，取得了良好效果。

c.建議采用工程措施與生物措施相結(jié)合的原則，開展海堤建設(shè)。海堤建設(shè)應統(tǒng)籌考慮沿海防護林體系建設(shè)，充分發(fā)揮沿海防護林體系在沿海防災減災，特別是在消浪、護岸、水土保持、水源涵養(yǎng)、防風固沙、生物多樣性保護等方面不可替代的作用。根據(jù)研究成果，30m寬度的紅樹林，消浪率可以達到約70%，而建設(shè)防浪林每公里投資僅需60萬元左右。鑒于此，海堤加固達標建設(shè)要利用好現(xiàn)有沿海防護林和紅樹林，保護好各類自然保護區(qū)及其生態(tài)系統(tǒng)的完整性;擴建工程迎海一側(cè)要保留國家特殊保護林帶建設(shè)用地。

［1］廣東省水利水電科學研究院.強臺風“天兔”對揭陽、汕頭、潮州、汕尾、惠州市海堤損毀情況的調(diào)研報告［R］.2013.

［2］DB/T 182—2004廣東省海堤工程設(shè)計導則(試行)［S］.北京:中國水利水電出版社，2004.